專利名稱：一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶配套設(shè)備與技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)海域錨地眾多，錨地中船舶錨泊自動(dòng)控制水平不高，在臺(tái)風(fēng)登陸等極端天氣發(fā)生時(shí)，船舶的安全性問題面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。目前拋錨、起錨等操作基本上憑經(jīng)驗(yàn)由人工進(jìn)行，針對(duì)錨泊遠(yuǎn)程控制及安全性的研究幾乎還是一片空白。但是近年來船舶走錨以及由此引起的撞船、撞橋事故不斷增多，為根本解決上述問題，需要開發(fā)和使用錨泊操作遠(yuǎn)程控制
直ο錨泊操作遠(yuǎn)程控制裝置例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710045667. 3的《無人駁船遙控拋、起錨系統(tǒng)》披露的一種這樣的結(jié)構(gòu)一種無人駁船遙控拋、起錨系統(tǒng)，包括柴油發(fā)電機(jī)組，配電屏，拋、起錨機(jī)，PLC控制系統(tǒng)和無線遙控器，其特征在于，操作人員通過無線遙控器發(fā)射相關(guān)工作指令，接受機(jī)通過接受天線收到信號(hào)后，處理還原成相應(yīng)工作指令，將指令用信號(hào)線傳遞給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)指令和控制程序?qū)Σ裼桶l(fā)電機(jī)組和拋、起錨機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、停車和錨機(jī)的收錨、放錨。但是該專利僅適合在內(nèi)河環(huán)境進(jìn)行錨泊控制，而由于海上船舶的工作環(huán)境即風(fēng)、浪、流等特征遠(yuǎn)比內(nèi)河復(fù)雜，因此與內(nèi)河無人駁船的控制差別很大。內(nèi)河無人駁船，控制目標(biāo)的距離近， 由目測(cè)完成遙控，而海上船舶拋錨、起錨操作控制的距離較遠(yuǎn)，通常需要在Ikm之外進(jìn)行操作，故無法通過肉眼進(jìn)行直接觀察，必須采用其他設(shè)備對(duì)錨泊系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，并且需要有專門的設(shè)備對(duì)錨泊過程中可能發(fā)生的故障及安全等級(jí)向操作人員進(jìn)行提醒和報(bào)警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對(duì)上述存在的問題提供一種更加實(shí)用、安全可靠、適合長(zhǎng)距離控制錨泊的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置及其控制方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，包括主控模塊、受控端及無線通信模塊，其中所述受控端設(shè)置于船舶上且包括船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、圖像采集與處理模塊及錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述主控模塊包括處理器芯片、顯示器及輸入裝置，通過輸入裝置將查詢、拋錨或起錨等命令信息輸入所述主控器，所述主控器將命令信息通過所述無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送，所述顯示器顯示輔助錨泊遠(yuǎn)程控制的待顯示信息；所述船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊包括多個(gè)傳感器及報(bào)警裝置，所述船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊通過所述傳感器來檢測(cè)當(dāng)前錨機(jī)的工況信息，并自動(dòng)識(shí)別判斷當(dāng)前的錨機(jī)工況是否適合進(jìn)行錨泊操作，當(dāng)所述傳感器檢測(cè)到的錨機(jī)工況不適合進(jìn)行錨泊操作時(shí)，所述報(bào)警裝置向主控模塊發(fā)送報(bào)警信息；所述圖像采集與處理模塊包括數(shù)字?jǐn)z像頭，數(shù)字?jǐn)z像頭實(shí)時(shí)采集當(dāng)前船舶錨泊系統(tǒng)水上部分的工作環(huán)境的環(huán)境信息，所述圖像采集與處理模塊將環(huán)境信息通過所述無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送；所述無線通信模塊包括兩個(gè)無線通信芯片，分別集成在主控模塊和受控端中，所述主控模塊與受控端通過無線通信模塊進(jìn)行雙向通信；所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過所述無線通信模塊接收并執(zhí)行所述主控模塊發(fā)來的各個(gè)命令信息，控制船舶錨機(jī)進(jìn)行收放錨工作，并檢測(cè)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，所述船舶錨機(jī)是一電動(dòng)錨機(jī)，所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述主控模塊的命令信息，對(duì)電動(dòng)錨機(jī)的工作時(shí)間及工作速度進(jìn)行控制，從而使得本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)控制船舶錨機(jī)工作的相關(guān)功能。優(yōu)選地，當(dāng)所述主控模塊發(fā)送查詢命令信息時(shí)，所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)該查詢命令信息，將當(dāng)前船舶錨泊系統(tǒng)的工作狀態(tài)作為反饋信息發(fā)送給所述主控模塊，所述主控模塊將該反饋信息作為待顯示信息通過顯示器進(jìn)行顯示，從而使得本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)查詢船舶錨泊系統(tǒng)的工作狀態(tài)作為船舶錨泊遠(yuǎn)程控制相關(guān)參數(shù)的相關(guān)功能。具體地，所述主控模塊的顯示器顯示的待顯示信息包括主控模塊輸入的命令信息、所述船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊傳輸?shù)牡墓r信息及報(bào)警信息、所述圖像采集與處理模塊采集的環(huán)境信息以及所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊反饋的船舶錨機(jī)的工作狀態(tài)，從而為操作者提供詳細(xì)的信息，使錨泊控制更為安全可靠。進(jìn)一步地，所述主控模塊還包括儲(chǔ)存器，所述儲(chǔ)存器將所述主控模塊輸入的命令信息進(jìn)行存儲(chǔ)，從而使得本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)黑匣子的功能。優(yōu)選地，所述圖像采集與處理模塊將環(huán)境信息進(jìn)行壓縮后再通過所述無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送，從而能夠減少無線通信模塊所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，保證所述主控模塊和圖像采集與處理模塊之間通信暢通。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制方法，其應(yīng)用根據(jù)上述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其包括以下步驟輸入步驟根據(jù)船舶錨機(jī)當(dāng)前所需的工作參數(shù)，并通過所述主控模塊輸入拋錨、起錨等命令信息；發(fā)送步驟所述主控模塊將輸入的各命令信息進(jìn)行處理，并通過無線通信模塊向所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送；接收步驟所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過無線通信模塊接收主控模塊發(fā)送的命令信息；控制步驟所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收的命令信息控制所述船舶錨機(jī)的工作；執(zhí)行步驟所述船舶錨機(jī)根據(jù)所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的控制，執(zhí)行相應(yīng)時(shí)間及速度的拋錨、起錨等工作。進(jìn)一步地，在所述輸入步驟之前還包括以下步驟查詢步驟主控模塊通過無線通信模塊向船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊發(fā)送查詢命令，船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊按該查詢命令檢測(cè)當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息；判斷步驟船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊根據(jù)檢測(cè)到的當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息，判斷當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)是否異常；關(guān)閉步驟如果環(huán)境參數(shù)異常，立即關(guān)閉錨機(jī)電源，同時(shí)通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)； 錨泊步驟如果環(huán)境參數(shù)正常，則通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出可以進(jìn)行錨泊操作的信號(hào)；采集步驟主控模塊啟動(dòng)圖像采集與處理模塊，即啟動(dòng)數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)錨機(jī)工作環(huán)境進(jìn)行拍照，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后傳輸?shù)街骺啬K，并將數(shù)字?jǐn)z像頭采集的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息發(fā)送給主控模塊；顯示步驟主控模塊的LCD顯示器顯示出上述的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息； 調(diào)整步驟根據(jù)船舶錨機(jī)的環(huán)境信息及工作狀態(tài)調(diào)整確定船舶錨機(jī)當(dāng)前所需的工作參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置及其控制方法，通過選擇合適的調(diào)制方式和發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)Ikm之外的錨泊控制，而且根據(jù)目標(biāo)遠(yuǎn)近可以靈活調(diào)整有效距離，使操作人員無需登上船舶即可控制錨泊操作，從而提高了錨泊操作效率和安全性，還減少了勞動(dòng)強(qiáng)度；通過數(shù)字?jǐn)z像頭、組合傳感器實(shí)時(shí)采集錨泊系統(tǒng)水上部分的工作狀態(tài)及工作環(huán)境，并監(jiān)視受控端的錨機(jī)工況信息，能根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速、波浪等具體情況對(duì)錨泊操作做出適時(shí)調(diào)整，因而對(duì)提高錨泊操作自動(dòng)化和安全性具有重要意義；摒棄基于專用集成電路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以嵌入式處理器和無線通信芯片為主要硬件，基于可編程處理器對(duì)錨泊控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有靈活性強(qiáng)、易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，在硬件不變的前提下，通過修改程序就能賦予系統(tǒng)不同的功能，因而對(duì)不同船只不同錨泊類別具有較大的適應(yīng)性，降低了設(shè)計(jì)成本，還具有易推廣的潛在優(yōu)勢(shì)。


圖1示出了本發(fā)明實(shí)施圖2示出了本發(fā)明實(shí)施圖3示出了本發(fā)明實(shí)施圖4示出了本發(fā)明實(shí)施圖5示出了本發(fā)明實(shí)施圖6示出了本發(fā)明實(shí)施圖7示出了本發(fā)明實(shí)施
1中提供的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝的總體結(jié)構(gòu)圖。 1中提供的主控模塊的外觀示意圖。 1中提供的主控模塊的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。 1中的船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 1中的圖像采集與處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 1中的圖像采集與處理模塊的工作流程示意圖。 1中的錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1 如圖1至圖7所示，本實(shí)施例中的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，該裝置以嵌入式處理器芯片和無線通信模塊為主要硬件，使錨機(jī)操作員無需登上船舶，在控制端通過本發(fā)明即可完成錨泊操作，在臺(tái)風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害中，不需要派人登船進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)錨泊操作，通過數(shù)字?jǐn)z像頭實(shí)時(shí)采集錨泊系統(tǒng)水上部分的工作環(huán)境，通過船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊監(jiān)視受控端的錨機(jī)工況信息，從而根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速、波浪等具體情況對(duì)錨泊操作做出適時(shí)調(diào)整，且還能通過錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊反饋船舶錨機(jī)的工作狀態(tài)，因而對(duì)提高錨泊操作自動(dòng)化和安全性具有重要意義。船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置包括主控模塊、圖像采集與處理模塊、船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、無線通信模塊及錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊共五部分內(nèi)容。其中船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊及圖像采集與處理模塊是設(shè)置于船舶上的，從而形成受控端；而主控模塊則安裝到陸地上，從而形成控制端，例如港口中、燈塔中、汽車上或者隨身攜帶，從而方便在不同地方進(jìn)行船舶錨泊遠(yuǎn)程控制工作。而無線通信模塊包括兩個(gè)無線通信芯片，分別集成在主控模塊和受控端中。主控模塊(主控機(jī))的外觀及硬件結(jié)構(gòu)如圖2及圖3所示，結(jié)構(gòu)上看由主控模塊嵌入式處理器芯片S3C2440A、IXD顯示器、時(shí)鐘芯片DS12887、按鍵(即輸入裝置)、儲(chǔ)存器以及復(fù)位電路等組成。主控模塊中帶有相應(yīng)的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制程序，能夠通過設(shè)置在主控模塊上的按鍵在程序菜單中選擇相應(yīng)的命令進(jìn)行輸出。LCD顯示器顯示程序菜單列表，通過按鍵可以切換顯示時(shí)間、錨機(jī)操作的內(nèi)容以及受控端錨機(jī)的工況圖片等信息。主控模塊由時(shí)鐘芯片DSU887提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，時(shí)鐘輸入端及片選端口都由主控機(jī)的端口控制。主控模塊能夠啟動(dòng)受控端的數(shù)字?jǐn)z像頭、采集和接收受控端的錨機(jī)工況信息，并在合適的錨機(jī)工況下通過按鍵發(fā)送錨泊遙控指令。輸入裝置也可以是其他裝置，例如觸摸屏或者鼠標(biāo)等裝置。主控模塊由時(shí)鐘芯片DSU887提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。主控模塊通過啟動(dòng)船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊的電源，使船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊的傳感器來采集并傳送船舶位置和風(fēng)速等信息，并讀取和識(shí)別報(bào)警裝置發(fā)送的報(bào)警信息。在合適的錨機(jī)環(huán)境條件下，主控模塊通過按鍵發(fā)送錨泊遙控指令，控制錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行錨泊工作。啟動(dòng)受控端圖像采集與處理模塊，接收受控端圖像采集與處理模塊發(fā)送的圖片信息，并解壓、讀取和驅(qū)動(dòng)IXD顯示器顯示錨機(jī)圖片。主控模塊在使用時(shí)，進(jìn)入程序后，首先通過按鍵在主控模塊中選擇拋錨、起錨等命令信息，再將該命令信息儲(chǔ)存到儲(chǔ)存器中，從而起到黑匣子記錄儀的作用；然后主控模塊將該拋錨、起錨等命令信息處理后通過無線通信模塊發(fā)送出去，整個(gè)過程由LCD顯示器進(jìn)行顯示，以方便操作。例如可以通過LCD顯示器來進(jìn)行信息顯示，通過向上或者向下按鍵來選擇所需要的功能，按下確定鍵后，功能就被選擇，然后發(fā)送和執(zhí)行相應(yīng)的功能信息。主控模塊的IXD顯示器主要顯示的待顯示信息包括主控模塊輸入的命令信息、船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊檢測(cè)的工況信息、圖像采集與處理模塊采集的環(huán)境信息以及錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊反饋的船舶錨機(jī)的工作狀態(tài)。其中，主控模塊輸入的命令信息在操作人員操作時(shí)隨時(shí)通過IXD顯示器進(jìn)行顯示，以方便操作。船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊檢測(cè)的工況信息在啟動(dòng)后就實(shí)時(shí)顯示，而報(bào)警信息在IXD顯示器上突出顯示且進(jìn)行聲音報(bào)警。圖像采集與處理模塊采集的錨泊系統(tǒng)的工作環(huán)境信息，則需要主控模塊通過無線通信模塊向圖像采集與處理模塊發(fā)送查詢命令，圖像采集與處理模塊按該查詢命令，將數(shù)字?jǐn)z像頭采集的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息發(fā)送給主控模塊，并在LCD顯示器上顯示。錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊反饋的船舶錨機(jī)的工作狀態(tài)則在工作時(shí)實(shí)時(shí)顯示，以控制船舶錨機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速控制、停轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)收錨及放錨的操作，并且主控模塊能夠監(jiān)測(cè)船舶錨機(jī)的參數(shù)或工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠進(jìn)行報(bào)警提示。船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊包括多個(gè)傳感器及報(bào)警裝置，其工作原理如圖4所示。具體地，這些傳感器可以是GPS定位傳感器及風(fēng)速風(fēng)向傳感器等，分別與船舶上的GPS 定位裝置及風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)裝置相連，從而檢測(cè)船舶錨泊所需的工況信息，該工況信息包括船舶錨機(jī)附近的風(fēng)向、風(fēng)速及波浪等信息。船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊根據(jù)上述傳感器檢測(cè)到的各類信息來自動(dòng)識(shí)別判斷當(dāng)前的錨機(jī)工況是否適合進(jìn)行錨泊操作，并將該工況信息發(fā)送給主控模塊進(jìn)行顯示。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的錨機(jī)工況信息不適合進(jìn)行錨泊操作時(shí)，報(bào)警裝置向主控模塊發(fā)送報(bào)警信息，主控模塊通過顯示器顯示上述報(bào)警信息供操作人員參考；如果工況信息適合進(jìn)行錨泊操作，則通知主控模塊可以進(jìn)行錨泊操作，圖像采集與處理模塊的硬件結(jié)構(gòu)如圖5所示，圖像采集與處理模塊的工作流程如圖6所示。圖像采集與處理模塊由嵌入式芯片S3CM40A、CM0S數(shù)字?jǐn)z像頭、FLASH存儲(chǔ)器、 USB控制器CY7C68013A、無線收發(fā)芯片nRFMOl等組成。CMOS數(shù)字?jǐn)z像頭能夠?qū)崟r(shí)采集錨泊系統(tǒng)水上部分的工作環(huán)境，從而輔助判斷船舶附近的風(fēng)向、波浪及錨機(jī)位置等具體工作環(huán)境，從而將該信息通過無線通信模塊傳輸給主控模塊，主控模塊的IXD顯示器將CMOS數(shù)字?jǐn)z像頭拍攝的情況顯示出來，操作人員就能根據(jù)該顯示畫面判斷船舶附近地形對(duì)錨泊設(shè)備做出命令指示，例如拋出一只錨并控制其速度，或者在臺(tái)風(fēng)或狹水道時(shí)拋出兩只錨。具體地，圖像采集與處理模塊接收到主控機(jī)的錨泊操作命令后，首先進(jìn)行初始化，包括對(duì)USB控制器和無線收發(fā)芯片的初始化以及嵌入式芯片中Iinux操作系統(tǒng)的初始化， 加載攝像頭和USB控制器驅(qū)動(dòng)程序。初始化完成后，由應(yīng)用程序控制攝像頭拍攝一幀PPM 格式圖像，并保存在Flash中。為便于無線傳輸，讀取未壓縮的PPM格式圖像數(shù)據(jù)后，由嵌入式芯片中的JPEG程序?qū)PM格式圖片進(jìn)行壓縮形成JPG格式文件，然后讀取JPG格式圖片文件并發(fā)送給USB2. 0控制器的端點(diǎn)緩沖器。最后，USB2. 0控制器控制無線收發(fā)芯片將端點(diǎn)緩沖器中的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊的無線收發(fā)器。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)接收完后，再重新讀取JPG格式圖片文件并發(fā)送給USB2. 0控制器的端點(diǎn)緩沖器。主控模塊的無線收發(fā)器是基于PC機(jī)的一種類似無線網(wǎng)卡的無線接收設(shè)備，完成圖片信息的接收和顯示，硬件結(jié)構(gòu)和 nRF2401無線發(fā)射模塊一樣，都是用USB2. 0控制器CY7C68013A控制nRFMOl進(jìn)行無線傳輸。USB2. O控制器CY7C68013A控制nRFMOl無線接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，然后PC機(jī)上的應(yīng)用程序調(diào)用USB2. O控制器驅(qū)動(dòng)中的讀取函數(shù)接收?qǐng)D片數(shù)據(jù)并保存，最后將圖片顯示在LCD上。
無線通信模塊包括兩個(gè)無線通信芯片，其是基于嵌入式處理器的類似無線網(wǎng)卡的一對(duì)射頻設(shè)備，分別集成在主控端(主控模塊)和受控端(圖像采集與處理模塊、錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、以及船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊)的內(nèi)部。無線通信模塊通過射頻設(shè)備發(fā)送及接收信息。在主控模塊，無線通信模塊傳送主控模塊工作請(qǐng)求的命令、讀取和顯示受控端的檢測(cè)結(jié)果、傳送錨泊遙控指令、啟動(dòng)受控端的數(shù)字?jǐn)z像頭、以及傳送錨機(jī)圖片數(shù)據(jù)，例如將主控模塊的拋錨、起錨等命令信息發(fā)送給錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。在受控端，無線通信模塊還能夠啟動(dòng)遠(yuǎn)程受控端傳感器并上傳錨機(jī)圖片信息，將錨機(jī)的環(huán)境信息以及錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的工作狀態(tài)發(fā)送給主控模塊。無線通信模塊的硬件實(shí)現(xiàn)采用無線發(fā)射模塊nRFMOl，用USB2.0控制器 CY7C68013A控制nRFMOl進(jìn)行無線傳輸。錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制船舶錨機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速控制、停轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)收錨及放錨的操作， 以及在特殊環(huán)境下的錨泊工作，例如拋出一只錨并控制其速度，或者在臺(tái)風(fēng)或狹水道時(shí)拋出兩只錨，并檢測(cè)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。當(dāng)主控模塊根據(jù)接收到的錨機(jī)工況信息及環(huán)境信息后， 確認(rèn)可以進(jìn)行錨泊操作后，通過按鍵輸入對(duì)船舶錨機(jī)進(jìn)行遙控操作。其中，由于船舶錨機(jī)是一電動(dòng)錨機(jī)，電動(dòng)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是通過主控模塊的處理器芯片S3C2440A的一個(gè)引腳輸出一定占空比的PWM波，錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收到的PWM波的占空比來確定電動(dòng)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速，如圖7所示，錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用光電隔離元件、霍爾元件和場(chǎng)效應(yīng)管等與錨機(jī)連接形成控制電路，其反饋部分通過霍爾元件檢測(cè)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速，磁鋼每轉(zhuǎn)一圈，霍爾元件的輸出端輸出一個(gè)低電平，通過檢測(cè)這個(gè)低電平可測(cè)出當(dāng)前電動(dòng)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將該轉(zhuǎn)速信息通過無線通信模塊傳輸給主控模塊供操作人員參考。本實(shí)施例中的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置首先由主控模塊發(fā)出查詢工作請(qǐng)求的命令， 通過無線通信模塊發(fā)送到船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊，打開后者的電源，讓其快速檢測(cè)當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息。如果環(huán)境參數(shù)異常，立即關(guān)閉錨機(jī)電源，同時(shí)通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；如果環(huán)境參數(shù)在正常范圍內(nèi)，則通知主控模塊可以進(jìn)行錨泊操作，同時(shí)啟動(dòng)圖像采集與處理模塊，即啟動(dòng)數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)錨機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行拍照，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后傳輸?shù)街骺啬K。另外，在錨泊操作過程，主控模塊通過錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊定時(shí)檢測(cè)和上傳錨機(jī)的工作參數(shù)，例如錨機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向等參數(shù)。實(shí)施例2 本實(shí)施例中闡述了一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制方法，其采用上述實(shí)施例1中的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置進(jìn)行，其包括以下步驟
查詢步驟主控模塊通過無線通信模塊向船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊發(fā)送查詢命令，船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊按該查詢命令檢測(cè)當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息；判斷步驟船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊根據(jù)檢測(cè)到的當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息，判斷當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)是否異常；關(guān)閉步驟如果環(huán)境參數(shù)異常，立即關(guān)閉錨機(jī)電源，同時(shí)通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；錨泊步驟如果環(huán)境參數(shù)正常，則通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出可以進(jìn)行錨泊操作的信號(hào)；采集步驟主控模塊啟動(dòng)圖像采集與處理模塊，即啟動(dòng)數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)錨機(jī)工作環(huán)境進(jìn)行拍照，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后傳輸?shù)街骺啬K，并將數(shù)字?jǐn)z像頭采集的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息發(fā)送給主控模塊；顯示步驟主控模塊的IXD顯示器顯示出上述的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息；調(diào)整步驟根據(jù)船舶錨機(jī)的環(huán)境信息及工作狀態(tài)調(diào)整確定船舶錨機(jī)當(dāng)前所需的工作參數(shù)；輸入步驟根據(jù)船舶錨機(jī)當(dāng)前所需的工作參數(shù)，并通過主控模塊輸入拋錨、起錨等命令信息；發(fā)送步驟主控模塊將輸入的各命令信息進(jìn)行處理，并通過無線通信模塊向錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送；接收步驟錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過無線通信模塊接收主控模塊發(fā)送的命令信息；控制步驟錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收的命令信息控制船舶錨機(jī)的工作；反饋步驟錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采集船舶錨機(jī)的工作參數(shù)，并將該工作參數(shù)反饋給主控模塊進(jìn)行顯示；執(zhí)行步驟船舶錨機(jī)根據(jù)錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的控制，執(zhí)行相應(yīng)時(shí)間及速度的拋錨、起錨
等工作。
權(quán)利要求
1.一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，包括主控模塊、受控端及無線通信模塊， 其中所述受控端設(shè)置于船舶上且包括船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、圖像采集與處理模塊及錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述主控模塊包括處理器芯片、顯示器及輸入裝置，通過輸入裝置將查詢、拋錨或起錨等命令信息輸入所述主控器，所述主控器將命令信息通過所述無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送，所述顯示器顯示輔助錨泊遠(yuǎn)程控制的待顯示信息；所述船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊包括多個(gè)傳感器及報(bào)警裝置，所述船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊通過所述傳感器來檢測(cè)當(dāng)前錨機(jī)的工況信息，并自動(dòng)識(shí)別判斷當(dāng)前的錨機(jī)工況是否適合進(jìn)行錨泊操作，當(dāng)所述傳感器檢測(cè)到的錨機(jī)工況不適合進(jìn)行錨泊操作時(shí)，所述報(bào)警裝置向主控模塊發(fā)送報(bào)警信息；所述圖像采集與處理模塊包括數(shù)字?jǐn)z像頭，數(shù)字?jǐn)z像頭實(shí)時(shí)采集當(dāng)前船舶錨泊系統(tǒng)水上部分的工作環(huán)境的環(huán)境信息，所述圖像采集與處理模塊將環(huán)境信息通過所述無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送；所述無線通信模塊包括兩個(gè)無線通信芯片，分別集成在主控模塊和受控端中，所述主控模塊與受控端通過無線通信模塊進(jìn)行雙向通信；所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過所述無線通信模塊接收并執(zhí)行所述主控模塊發(fā)來的各個(gè)命令信息，控制船舶錨機(jī)進(jìn)行收放錨工作，并檢測(cè)錨機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述船舶錨機(jī)是一電動(dòng)錨機(jī)，所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述主控模塊的命令信息，對(duì)電動(dòng)錨機(jī)的工作時(shí)間及工作速度進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，當(dāng)所述主控模塊發(fā)送查詢命令信息時(shí)，所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)該查詢命令信息，將當(dāng)前船舶錨泊系統(tǒng)的工作狀態(tài)作為反饋信息發(fā)送給所述主控模塊，所述主控模塊將該反饋信息作為待顯示信息通過顯示器進(jìn)行顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述主控模塊的顯示器顯示的待顯示信息包括主控模塊輸入的命令信息、所述船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊傳輸?shù)牡墓r信息及報(bào)警信息、所述圖像采集與處理模塊采集的環(huán)境信息以及所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊反饋的船舶錨機(jī)的工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述主控模塊還包括儲(chǔ)存器，所述儲(chǔ)存器將所述主控模塊輸入的命令信息進(jìn)行存儲(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其特征在于，所述圖像采集與處理模塊將環(huán)境信息進(jìn)行壓縮后再通過所述無線通信模塊進(jìn)行發(fā)送。
7.一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于，應(yīng)用根據(jù)上述權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，其包括以下步驟輸入步驟根據(jù)船舶錨機(jī)當(dāng)前所需的工作參數(shù)，并通過所述主控模塊輸入拋錨、起錨等命令信息；發(fā)送步驟所述主控模塊將輸入的各命令信息進(jìn)行處理，并通過無線通信模塊向所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送；接收步驟所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過無線通信模塊接收主控模塊發(fā)送的命令信息；控制步驟所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收的命令信息控制所述船舶錨機(jī)的工作；執(zhí)行步驟所述船舶錨機(jī)根據(jù)所述錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的控制，執(zhí)行相應(yīng)時(shí)間及速度的拋錨、 起錨等工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于在所述輸入步驟之前還包括以下步驟查詢步驟主控模塊通過無線通信模塊向船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊發(fā)送查詢命令，船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊按該查詢命令檢測(cè)當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息；判斷步驟船位及環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊根據(jù)檢測(cè)到的當(dāng)前的船位、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境信息，判斷當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)是否異常；關(guān)閉步驟如果環(huán)境參數(shù)異常，立即關(guān)閉錨機(jī)電源，同時(shí)通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；錨泊步驟如果環(huán)境參數(shù)正常，則通過無線通信模塊向主控模塊發(fā)出可以進(jìn)行錨泊操作的信號(hào)；采集步驟主控模塊啟動(dòng)圖像采集與處理模塊，即啟動(dòng)數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)錨機(jī)工作環(huán)境進(jìn)行拍照，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后傳輸?shù)街骺啬K，并將數(shù)字?jǐn)z像頭采集的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息發(fā)送給主控模塊；顯示步驟主控模塊的LCD顯示器顯示出上述的船舶錨機(jī)的環(huán)境信息； 調(diào)整步驟根據(jù)船舶錨機(jī)的環(huán)境信息及工作狀態(tài)調(diào)整確定船舶錨機(jī)當(dāng)前所需的工作參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，包括主控模塊、受控端及無線通信模塊，其中所述受控端設(shè)置于船舶上且包括船位及錨機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、圖像采集與處理模塊及錨機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。根據(jù)本發(fā)明還提供一種船舶錨泊遠(yuǎn)程控制方法，其應(yīng)用根據(jù)上述的船舶錨泊遠(yuǎn)程控制裝置，包括輸入步驟、發(fā)送步驟、接收步驟、控制步驟、執(zhí)行步驟。本發(fā)明通過選擇合適的調(diào)制方式和發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)1km之外的錨泊控制，而且根據(jù)目標(biāo)遠(yuǎn)近可以靈活調(diào)整有效距離，使操作人員無需登上船舶即可控制錨泊操作；通過數(shù)字?jǐn)z像頭實(shí)時(shí)采集錨泊系統(tǒng)水上部分的工作狀態(tài)及工作環(huán)境，并監(jiān)視受控端的錨機(jī)工況信息，能根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速、波浪等具體情況對(duì)錨泊操作做出適時(shí)調(diào)整。
文檔編號(hào)B63B21/22GK102176132SQ20111004801
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者劉玉良, 盧金樹, 周佐諭, 彭雙全 申請(qǐng)人:浙江海洋學(xué)院